JPH05170544A - 連続鋳造用耐火物及びその製造方法 - Google Patents

連続鋳造用耐火物及びその製造方法

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JPH05170544A
JPH05170544A JP3343553A JP34355391A JPH05170544A JP H05170544 A JPH05170544 A JP H05170544A JP 3343553 A JP3343553 A JP 3343553A JP 34355391 A JP34355391 A JP 34355391A JP H05170544 A JPH05170544 A JP H05170544A
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JP
Japan
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nitride
refractory
raw material
continuous casting
sintered body
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JP3343553A
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English (en)
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Kimiaki Sasaki
王明 佐々木
Hirotaka Shintani
宏隆 新谷
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JFE Refractories Corp
Original Assignee
Kawasaki Refractories Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 連続鋳造設備に適用される耐火物とその製造
方法に関し、水平連続鋳造用ブレークリングに求められ
る基本的な特性を満足し、特に炭素鋼はもとよりステン
レス鋼及び高合金鋼の長時間鋳込みに耐えうる耐食性に
優れた耐火物を提供することを目的とする。 【構成】 窒化硼素(BN)質原料、窒化珪素(Si3N4) 質原
料、窒化アルミニウム(AlN) 質原料およびアルミナ(Al2
O3) 質原料から選ばれる2〜4種類の主原料混合物に対
し、窒化チタニウム(TiN) 又は窒化ジルコニウム(ZrN)
質原料の1種又は2種を1〜15重量%を配合し、得ら
れた成形体を非酸化性雰囲気中で1600〜1950℃
の焼結温度で焼結させる構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は耐火物に関し、特に連続
鋳造設備に適用される耐火物とその製造方法に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】水平連続鋳造設備において、例えばブレ
ークリング等タンディッシュと鋳型を連結する部材に使
用される耐火物としては、従来から珪素(Si)質原料
の成形体を直接窒化する反応焼結法で得られる窒化珪素
質(Si3 4 )耐火物や、電気炉内の成形型に収めた
窒化硼素質(BN)原料を加圧しながら成形するホット
プレス焼結法で得られる窒化硼素質(BN)耐火物が採
用されてきた。
【0003】上記2種類の耐火物のうち、窒化珪素質
(Si3 4 )耐火物は機械的強度に優れる反面、熱膨
張率が比較的大きいために、鋳造の開始初期に溶鋼より
受ける熱衝撃によって割れに至る欠点がある。
【0004】また窒化硼素質(BN)耐火物は耐熱衝撃
性に優れ、しかも溶鋼との濡れ性が小さいものの、ホッ
トプレス焼結法により製造されるため、成形体の形状が
成形型に依存することとなり、適用される装置に合わせ
て形状を自由に設計できず、特に複雑な形状の場合、成
形型の製造コストが高騰することとなる。さらに、機械
的強度および硬度が劣るために、溶鋼の通過時に受ける
磨耗作用によって大きく損耗される欠点がある。
【0005】そこで、例えば特開昭56−120575
号公報には、上記窒化珪素質(Si 3 4 )原料に窒化
硼素質(BN)原料を3〜40重量%配合することによ
り、耐熱衝撃性を向上させた複合材質の耐火物や、特公
昭58−30265号公報では、窒化珪素、窒化硼素、
窒化アルミニウムの各原料を配合した耐火物、あるいは
特開昭60−51669号公報では上記窒化硼素質(B
N)耐火物に、酸化アルミニウムを含有させた耐火物が
開示され、耐用性を高めることが図られている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記特開
昭56−120575号公報に記載の耐火物は一般的な
炭素鋼の連続鋳造には充分な耐熱衝撃性を有するが、炭
素鋼の長時間鋳造や、特にステンレス鋼の鋳造に対して
は、母相を形成する窒化珪素が選択的に溶損され、この
ような損傷に伴うビレット表面性状の悪化を招いたり、
耐火物が破損し、ブレークアウトを生じる原因ともな
り、長時間の安定鋳造が極めて困難であった。
【0007】また、上記特公昭58−30265号公報
で開示された、窒化珪素、窒化硼素、窒化アルミニウム
の各原料を配合した耐火物も耐食性の点で難があり、上
記特開昭60−51669号公報で開示された酸化アル
ミニウムを含有させることにより耐食性を一定程度向上
させることができるが、これもステンレス鋼の長時間鋳
込に対しては依然耐食性に不満がのこる。しかも、上記
いずれの耐火物においてもアルミニウム成分が多くなる
ので熱膨張率が大きくなり、耐熱衝撃性の劣化が著し
く、耐熱衝撃性の向上を目的として添加した窒化硼素の
効果が薄れるという逆効果につながりかねない。
【0008】よって、例えば水平連続鋳造設備用ブレー
クリング等に適用される連続鋳造用耐火物としては、特
に耐熱衝撃性に優れ、溶鋼と濡れ難いこと、耐食性と耐
磨耗性が大きいこと、および高度な寸法精度が要求され
るために加工が容易であることなどの各特性を満たすこ
とがまたれている。
【0009】本発明はこのような種々の課題を解決する
ためになされたものであって、水平連続鋳造用ブレーク
リングに求められる基本的な特性を満足し、特に炭素鋼
はもとよりステンレス鋼及び高合金鋼の長時間鋳込みに
耐えうる耐食性に優れた耐火物を提供することを目的と
するものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明は以下の手段及び方法を採用する。すなわ
ち、窒化硼素(BN)質原料、窒化珪素(Si3 4
質原料、窒化アルミニウム(AlN)質原料およびアル
ミナ(Al2 3 )質原料から選ばれる2〜4種類の主
原料混合物に対し、窒化チタニウム(TiN)又は窒化
ジルコニウム(ZrN)質原料1〜15重量%を配合し
てなる連続鋳造設備用耐火物であり、該連続鋳造用耐火
物の製造方法としては、まず上記各構成成分を均一に混
合し、成形した後、得られた成形体を非酸化性雰囲気下
で1600〜1950℃の焼結温度で焼結する。
【0011】尚、上記窒化硼素(BN)質原料、窒化珪
素(Si3 4 )質原料、窒化アルミニウム(AlN)
質原料およびアルミナ(Al2 3 )質原料の各配合量
は本発明においては特に限定しないが、配合量の一例と
して、上記4種のうち例えば、窒化硼素(BN)質原
料、窒化珪素(Si3 4 )質原料、窒化アルミニウム
(AlN)質原料の3物質を選択した場合には、窒化硼
素(BN)質原料5〜70重量%、窒化珪素(Si3
4 )質原料25〜75重量%、窒化アルミニウム(Al
N)質原料3〜35重量%とすることが望ましい。
【0012】
【作用】本発明では上記主原料混合物に、窒化チタニウ
ム(TiN)又は窒化ジルコニウム(ZrN)質原料1
〜15重量%を複合添加混合し、これを成形し、さらに
非酸化性雰囲気下で焼結したところ、焼結性が著しく向
上し、組織の緻密化が認められた。また、強度および耐
熱衝撃性の改善が見い出され、さらに主要な特性である
耐食性、特にステンレス鋼に対する耐食性について著し
い改善が認められた。
【0013】ここで、主原料粉末および焼結条件を限定
した理由およびその具体的構成について以下に詳細に説
明する。上記窒化硼素質原料は得られる焼結体の耐熱衝
撃性を向上させる作用を有し、例えばその配合量が5重
量%未満とすると相対的に窒化珪素質原料の配合量が多
くなり、そのために焼結体の耐熱衝撃性が低下し、ま
た、強度が必要以上に高くなるために機械加工性も低下
することとなり、一方70重量%を超える配合量とする
と、焼結体中の上記窒化珪素質原料が相対的に不足し
て、必要な強度の維持が困難になる。なお、上記窒化硼
素質原料中に包含される酸化硼素(B2 3 )を主体と
するフラックス成分は、1〜5重量%含有するものが好
ましく、これが1重量%未満の場合、焼結性に乏しく、
逆に5重量%以上になると焼結体の高温特性を劣化させ
ることになり、好ましくない。
【0014】次に窒化珪素質原料は上記窒化硼素質原料
との直接的な反応はしないが、えられる焼結体の機械的
強度を向上させる作用があるが、その一方で過量に配合
されると、焼結体の強度が必要以上に高くなり、安定し
た機械加工性が失われ、しかも耐熱衝撃性も劣化するの
で好ましくない。従ってその配合量は例えば25〜75
重量%の範囲が好適とされ、25重量%未満では強度お
よび耐磨耗性の向上が焼結体の特性に反映されにくく、
水平連続鋳造用ブレークリングとしての使用に耐えられ
ず、損傷が大きくなる傾向にあって好ましくなく、一
方、75重量%を超える配合量とすると焼結体の強度が
必要以上に高くなり、安定した機械加工性が失われ、し
かも耐熱衝撃性も劣化するので好ましくない。
【0015】さらに、窒化アルミニウム質原料は焼結体
の緻密性を向上させる作用を有し、例えばその添加量を
3〜35重量%の範囲が適当であり、3重量%未満では
AlNの添加効果が明確に表れず、逆に15重量%を超
えると焼結体の熱膨張係数が大きくなって耐熱衝撃性が
劣化するとともに溶鋼に対する耐食性が低下するので好
ましくない。
【0016】さらに主原料としてのアルミナ(Al2
3 )質原料は、焼結体の溶鋼に対する耐食性を一段と向
上させる効果があるが、その反面、過量に配合すると耐
熱衝撃性を低下させることとなり、上記他の物質とのバ
ランスを考慮した配合量とすことが望ましい。
【0017】また窒化チタニウム(TiN)又は窒化ジ
ルコニウム(ZrN)の添加量は1〜15重量%が好適
であり、1重量%未満の添加量では、上記AlNの場合
と同様に溶鋼に対する耐食性が低下し、逆に15重量%
を超えると焼結体の緻密化を阻害することになり、好ま
しくない。
【0018】本発明においてAlNおよびTiN又はZ
rNを複合添加したことによって、溶鋼、特にステンレ
ス鋼に対する耐食性が向上した理由については、これら
の成分がいずれも溶鋼と濡れにくく、Si3 4 の分解
に伴う焼結体組織の損耗を抑制する役割を果たすもので
ある。
【0019】本発明においては上記AlNおよびTiN
又はZrNは別々に添加しても一定の効果をうることが
できるものの、両者を同時に添加することによって、上
記効果がより一層顕著に発揮され、焼結体の組織の緻密
化および耐食性の向上につながることが確認された。
【0020】また、上記各原料は粒径約0.2〜10μ
mの粉末で配合することが望ましい。次に焼結条件につ
いて温度が1600℃未満では緻密な焼結体を得ること
が困難となり、1950℃を超えるとSi3 4 の分解
が起こり、やはり緻密な焼結体が得られない。そして、
焼結雰囲気については常圧もしくは加圧のいずれでも良
いが、得られる焼結体の性能面および経済性からいえ
ば、3〜10kg/cm2の窒素加圧が好ましい。
【0021】以上の条件によって得られた焼結体は緻
密、かつ、高強度を有し、施盤、フライス盤等による機
械加工性が良好であり、種々の形状を持った水平連続鋳
造用ブレークリングへの加工ができる。
【0022】
【実施例】以下、本発明に関し実施例をもとに説明す
る。BN粉末、Si3 4 粉末、AlN粉末およびTi
N粉末又はZrN粉末を表1に示す割合で配合し、これ
に有機物バインダー(本実施例ではワックス系樹脂)を
添加した後、24時間混合した。この粉末混合物を50
φ×50Hmmの円柱状のテストピースに成形し、その
後、窒素雰囲気中1850℃で焼結した。本発明にかか
る実施例No. 1〜11に対して、比較例として示したN
o. 12〜16は上記本発明を構成する各物質の作用を
明らかにするために供試体である。
【0023】次に得られた焼結体を評価試験用所定寸法
に切り出し、密度、曲げ強度、耐熱衝撃性およびSUS
321に対する耐食性試験を実施し、各試験の測定値を
表2に示す。
【0024】なお、上記物性値測定試験ではアルミナ
(Al2 3 )質原料を添加した例を示さなかったが、
該アルナミ質原料の適正な配合により、さらに耐食性が
向上することは明らかである。さらに、本発明にかかる
連続鋳造用耐火物は、水平式、垂直式を問わず、連続鋳
造設備に適用できることはもちろん、非鉄金属の鋳造に
供する耐火物としても使用できることはいうまでもな
い。
【0025】
【表1】
【0026】
【表2】
【0027】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、表記の配
合量で配合した窒化アルミニウム質原料および窒化チタ
ニウム又は窒化ジルコニウム質原料が焼結体内で均質分
布することにより、より緻密で均質な組織を持ち、耐熱
衝撃性に優れ、溶鋼と濡れ難く、耐食性と耐磨耗性にも
優れ、高度な寸法精度での機械加工が可能な連続鋳造用
耐火物を製造することができる。これによって、従来材
質とは異なり、長時間の鋳込に対しても安定した操業が
可能になった。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 窒化硼素(BN)質原料、窒化珪素(Si3N4)
    質原料、窒化アルミニウム(AlN) 質原料およびアルミナ
    (Al2O3) 質原料から選ばれる2〜4種類の主原料混合物
    に対し、窒化チタニウム(TiN) 又は窒化ジルコニウム(Z
    rN) 質原料の1種又は2種を1〜15重量%を配合して
    なることを特徴とする連続鋳造用耐火物。
  2. 【請求項2】 上記主原料混合物および窒化チタニウム
    (TiN) 又は窒化ジルコニウム(ZrN) 質原料の混合粉末を
    成形した後、得られた成形体を非酸化性雰囲気中で16
    00〜1950℃の焼結温度で焼結させることを特徴と
    する連続鋳造用耐火物の製造方法。
JP3343553A 1991-12-25 1991-12-25 連続鋳造用耐火物及びその製造方法 Pending JPH05170544A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001087517A1 (fr) * 2000-05-17 2001-11-22 Nippon Steel Corporation Plaque ceramique pour deversoir lateral d'un appareil de coulee continue de type double rouleau

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001087517A1 (fr) * 2000-05-17 2001-11-22 Nippon Steel Corporation Plaque ceramique pour deversoir lateral d'un appareil de coulee continue de type double rouleau
AU759943B2 (en) * 2000-05-17 2003-05-01 Nippon Steel Corporation Ceramic plate for side weir of twin drum type continuous casting apparatus

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